JP2001061193A - スピーカシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量，高剛性，高内部損失の振動板を有する
フルレンジスピーカユニットの良さを生かしつつ、低音
再生能力を改善することが可能なスピーカシステムを実
現する。 【解決手段】 フルレンジスピーカユニット１を用いて
バスレフポート２を備えた第１のスピーカシステムＡ
と、前記第１のスピーカシステムの後面部を前面バッフ
ルとして使用し、該前面バッフルに低音用スピーカユニ
ット５が取り付けられておりバスレフポート６を備えた
第２のスピーカシステムＢと、を備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はスピーカシステムに
関し、さらに詳しくは、フルレンジスピーカユニットの
音像定位の良さを生かしつつ、低音再生能力を改善する
ことが可能なスピーカシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は一般的なスピーカシステムの断面
構成を示す説明図である。ここでは、低音用スピーカユ
ニット（ウーハー）９，中音用スピーカユニット（スコ
ーカ）１０，高音用スピーカユニット（ツィータ）１１
からなる３個のスピーカユニットがエンクロージャ１３
に取り付けられたもの（３ウェイスピーカシステム）を
示している。

【０００３】また、比較的小型のスピーカシステムで
は、バスレフポート１２が設けられており、該バスレフ
ポートのチューニングによって低音を増強するものがあ
る。なお、図３には示されていないが、複数のスピーカ
ユニットを使用するスピーカシステムでは、各スピーカ
ユニットの再生周波数帯域に合わせて音声信号を分割す
るために、コイルやコンデンサによるフィルタで構成さ
れたデバイディングネットワークが使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように複数のス
ピーカユニットを備えたスピーカシステムでは、デバイ
ディングネットワークのコイルやコンデンサによって、
信号に位相ズレが生じる問題がある。

【０００５】また、複数個のスピーカユニットによって
再生を行うため、音像定位が定まらないという問題も有
している。これに対し、フルレンジスピーカユニット１
個でスピーカシステムを構成することで、デバイディン
グネットワークが不要であるため位相ズレの問題が発生
せず、音像定位も良好になることが知られている。

【０００６】ところが、振動板に求められる物理的要件
としては、軽量，高剛性，高内部損失がある。これらの
条件を満たした軽量の振動板を持つフルレンジスピーカ
ユニットは、エッジをハイコンプライアンスとして、最
低共振周波数ｆoを低くしても、共振尖鋭度Ｑoが０．２
〜０．４と低くなるため、低域の音圧が中高域に比較し
て低下し、低域不足のスピーカシステムとなる。すなわ
ち、フルレンジスピーカユニット１個でスピーカシステ
ムを構成すると、低域の再生能力が低いため、低音が不
足する問題が生じてくる。

【０００７】なお、図４は共振尖鋭度Ｑoが０．７，
０．４，０．３，０．２の場合に、それぞれ低域の周波
数特性がどのように変化するかを示した特性図である。
この図からも明らかなように、Ｑoが小さくなるにつれ
て、低域の再生能力が低下する様子がわかる。

【０００８】そこで、低音を補うために、図３に示すよ
うなバスレフポートを設けたバスレフシステムが一般的
に用いられる。また、複数の異なる共振周波数のバスレ
フポートを用いたシステムや、同種の２個のスピーカユ
ニットを前後に配置して低音を増強するシステムなどが
提案されている。

【０００９】図５はウーハー９とバスレフポート１２
（チューニング周波数３６Ｈｚ）とを設けたエンクロー
ジャ１３の前面に、さらにバスレフポート１５（チュー
ニング周波数１８Ｈｚ）を有するエンクロージャ１４を
設けたスーパーウーハーの構成例を示している。しか
し、この図５のものは低域だけの再生を目的としたもの
であり、通常のスピーカシステムに付加して使用するも
のである。

【００１０】また、特開平６−３０４９１号公報には、
異なるスピーカユニットを使用して、それぞれでバスレ
フポートを備えたスピーカシステムが示されている。し
かし、このスピーカシステムは、オルガンなどの電子楽
器において超低域まで再生するのが目的であり、通常の
オーディオにおいての使用を意図されたものではない。
このため、中高音用のスピーカと低音用のスピーカとの
組み合わせになっている。一般に中音域とは４００〜５
０００Ｈｚであり、その前後を低音域，高音域という。
すなわち、低音域と中高音域とでスピーカを分けている
ため、フルレンジスピーカユニットを使用した場合のよ
うな自然な音の再生が難しいという問題がある。

【００１１】また、特開平６−２０５４８８号公報に
は、バスレフポートを２つ設けた、いわゆる２ポートシ
ステムの改良が示されている。ここで、第２のスピーカ
の低域はハイパスフィルタでカットしており、カットオ
フ周波数（ｆｃ）をフルレンジスピーカユニットのｆo
に相当する周波数、例えば１００Ｈｚにとれば、１２ｄ
Ｂ／octのフィルタ、インピーダンス８Ωとすると、コ
ンデンサＣは１８５μＦ、コイルのインダクタンスＬは
２３．７ｍＨとなる。このような値の素子を使用したフ
ィルタは高価なものになる問題がある。

【００１２】また、特開平６−４６４８８号公報には、
密閉箱のエンクロージャに取り付けた中高音用のスピー
カの周囲に２ポートシステムの片側をダブルバスレフシ
ステムとしたものが示されている。このシステムでは、
低音再生のために仕切板で空間を分割する必要があっ
た。

【００１３】また、特開平９−１８７０９１号公報に
は、前後に同じ口径，同じ共振周波数のスピーカユニッ
トを使用して、それぞれでバスレフポートを備えたスピ
ーカシステムが示されている。しかし、このスピーカシ
ステムでは、前後で同じスピーカユニットを使用してい
る。このため、十分な低音を再生するためには、エンク
ロージャの容積を大きくしなければならないという問題
がある。

【００１４】しかし、いずれの提案に関しても、フルレ
ンジスピーカユニットの良好な性能を生かしつつ、低音
の増強を図るスピーカシステムについての提案はなされ
ていなかった。

【００１５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、軽量，高剛性，高内
部損失の振動板を有するフルレンジスピーカユニットの
良さを生かしつつ、低音再生能力を改善することが可能
なスピーカシステムを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、課題を解決す
る手段としての本発明は以下に説明するようなものであ
る。

【００１７】この発明は、フルレンジスピーカユニット
を用いてバスレフポートを備えた第１のスピーカシステ
ムと、前記第１のスピーカシステムの後面部を前面バッ
フルとして使用し、該前面バッフルに低音用スピーカユ
ニットが取り付けられておりバスレフポートを備えた第
２のスピーカシステムと、を備えたことを特徴とするス
ピーカシステムである。

【００１８】なお、前記第１のスピーカシステムの空気
室の内容積は、前記第１のスピーカシステムのフルレン
ジスピーカユニットのスティフネスをＳoとし、キャビ
ネットの内容積による等価的なスティフネスをＳvとし
たとき、０．５Ｓo≦Ｓv≦Ｓoの範囲を満足するように
定めると共に、前記第１のスピーカシステムのバスレフ
ポートのチューニング周波数を、前記フルレンジスピー
カユニットの最低共振周波数ｆoと等しく設定する、こ
とを特徴とする。

【００１９】また、前記第２のスピーカシステムのバス
レフポートのチューニング周波数は、前記フルレンジス
ピーカユニットの最低共振周波数ｆoの０．３倍以上
０．５倍以下に設定する、ことを特徴とする。

【００２０】また、前記第１のスピーカシステムのフル
レンジスピーカユニットは、口径が１２ｃｍ以下であ
り、共振尖鋭度Ｑoが０．４以下である、ことを特徴と
する。また、前記第２のスピーカシステムの低音用スピ
ーカユニットの実効振動質量が前記第１のスピーカシス
テムのフルレンジスピーカユニットの実効振動質量の２
倍以上であり、前記第２のスピーカシステムの低音用ス
ピーカユニットの口径が前記第１のスピーカシステムの
フルレンジスピーカユニットの口径以上である、ことを
特徴とする。

【００２１】さらに、前記第１のスピーカシステムのフ
ルレンジスピーカユニットと前記第２のスピーカシステ
ムの低音用スピーカユニットとは同位相で駆動される、
ことを特徴とする。

【００２２】このスピーカシステムでは、２つのスピー
カシステムが同位相で駆動されており、中高域では、第
１のスピーカシステムにより小型，軽量でＱoの低いフ
ルレンジスピーカユニットとしての動作がなされること
で、指向特性や過渡特性の良さを生かしたフルレンジス
ピーカユニットの特徴が生きてくる。なお、中高域で
は、振動板の振幅が小さくなるため、フルレンジスピー
カユニットの特徴だけが生きてくる。

【００２３】また、低域では、フルレンジスピーカユニ
ットと低音用スピーカユニットとが同位相で駆動される
ことで、フルレンジスピーカユニットの振動板は、低音
用スピーカユニットの振動に助けられて、十分な振幅を
もって振動する。

【００２４】また、第１のスピーカシステムで不足する
低域については、フルレンジスピーカユニットの最低共
振周波数ｆoの０．３倍以上０．５倍以下に設定された
第２のスピーカシステムのバスレフポートと低音用スピ
ーカユニットとによって補強される。

【００２５】なお、第１のスピーカシステムがバスレフ
ポートを備えているため、低音用スピーカユニットから
のフルレンジスピーカユニットの最低共振周波数以下の
周波数の圧力はバスレフポートから逃げるため、何ら悪
影響は生じない。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
スピーカシステムの実施の形態例を詳細に説明する。

【００２７】＜スピーカシステムの全体構成＞図１は本
発明の実施の形態例の電気的な全体構成を示す構成図で
ある。この図１において、本実施の形態例のスピーカシ
ステムは、フルレンジスピーカユニット１を用いてバス
レフポート２を備えたエンクロージャ３による第１のス
ピーカシステムＡと、第１のスピーカシステムＡのエン
クロージャ３の後面部を前面バッフルとして兼用して使
用し、該前面バッフルに低音用スピーカユニット５が取
り付けられておりバスレフポート６を備えたエンクロー
ジャ７による第２のスピーカシステムＢと、により構成
されている。

【００２８】ここで、第１のスピーカシステムＡのフル
レンジスピーカユニット１は、口径が低音用スピーカユ
ニット５以下（望ましくは１２ｃｍ以下）であり、共振
尖鋭度Ｑoが０．４以下であり、実効振動質量Ｍoは低音
用スピーカユニット５の実効振動質量Ｍoの半分以下で
ある、ことが望ましい。例えば、口径は８ｃｍ、Ｑoは
０．３、実効振動質量Ｍoは１．３ｇのフルレンジスピ
ーカユニットを用いることが可能である。バスレフポー
ト２はフルレンジスピーカユニット１の最低共振周波数
ｆoにチューニングしたものが望ましく、例えば８０Ｈ
ｚとする。

【００２９】また、第２のスピーカシステムＢの低音用
スピーカユニット５は、口径がフルレンジスピーカユニ
ット１以上（望ましくは１２ｃｍ以上）であり、実効振
動質量Ｍoは低音用スピーカユニット５の実効振動質量
Ｍoの２倍以上である、ことが望ましい。例えば、口径
は１２ｃｍ、Ｑoは０．５、実効振動質量Ｍoは１０ｇの
ウーハーを用いることが可能である。バスレフポート６
はフルレンジスピーカユニット１の最低共振周波数ｆo
の０．３倍以上０．５倍以下にチューニングしたものが
望ましく、例えば４０Ｈｚとする。

【００３０】なお、以上の構成において、フルレンジス
ピーカユニット１と低音用スピーカユニット５とには同
位相の信号が印加されることで同位相で駆動される、よ
うに構成されている。また、フルレンジスピーカユニッ
ト１と低音用スピーカユニット５との間には、デバイデ
ィングネットワークは設けられおらず、電気的には並列
に接続されている。

【００３１】以上のように構成した場合、外部からはフ
ルレンジスピーカユニット１個で全体のスピーカシステ
ムを構成しているようになるため、音像定位が良好にな
る。また、フルレンジスピーカユニット１と低音用スピ
ーカユニット５とをデバイディングネットワークを用い
ずに接続しているため、位相ズレの問題が発生しない。

【００３２】すなわち、中高域では、２つのスピーカシ
ステムが同位相で駆動されており、外側に位置する第１
のスピーカシステムＡにより小型，軽量でＱoの低いフ
ルレンジスピーカユニット１としての動作がなされるこ
とで、指向特性や過渡特性の良さを生かしたフルレンジ
スピーカユニット１の特徴が生きてくる。なお、中高域
では、振動板の振幅が小さくなるため、フルレンジスピ
ーカユニット１の特徴だけが生きてくる。

【００３３】なお、直接放射型スピーカユニットの指向
性限界の周波数ｆr（Ｈｚ）は、振動板の実効振動半径
をａとした場合に、ｆr＝１７０００／ａで表せる。し
たがって、スピーカユニットの口径が小さいほど、指向
特性は良好になる。本実施の形態例のスピーカシステム
では、外側にフルレンジスピーカユニットがあり、その
後にスーパーウーハーを加えたような構成であるので、
ほとんどの周波数帯域をフルレンジスピーカユニット１
でカバーすることになり、音像定位，指向特性などが良
好になる。

【００３４】ところで、振動板に求められる軽量，高剛
性，高内部損失の物理的要件を満たすように、エッジを
ハイコンプライアンスとして、最低共振周波数ｆoを低
くすると、共振尖鋭度Ｑoが０．３程度と低くなるた
め、フルレンジスピーカユニット１だけでは低域の音圧
が中高域に比較して低下する傾向がある。

【００３５】しかし本実施の形態例のスピーカシステム
で、低域では、フルレンジスピーカユニット１と低音用
スピーカユニット５とが同位相で駆動されることで、フ
ルレンジスピーカユニット１の振動板は、低音用スピー
カユニット５の振動に助けられて、十分な振幅をもって
振動する。

【００３６】また、第１のスピーカシステムＡで不足す
る低域、すなわちバスレフポート２のチューニング周波
数以下の低域の周波数については、フルレンジスピーカ
ユニット１の最低共振周波数ｆo（例えば８０Ｈｚ）の
０．３倍以上０．５倍以下に設定された第２のスピーカ
システムＢのバスレフポート６（例えば４０Ｈｚ）と低
音用スピーカユニット５とを備えたスピーカシステムＢ
によって補強される。

【００３７】なお、第１のスピーカシステムがバスレフ
ポート２を備えているため、低音用スピーカユニット５
からのフルレンジスピーカユニット１の最低共振周波数
以下の周波数（４０Ｈｚ〜８０Ｈｚ）の圧力はバスレフ
ポート２から逃げるため、何ら悪影響は生じない。

【００３８】図２（ａ）はフルレンジスピーカユニット
２を用いたスピーカシステムＡと、低音用スピーカユニ
ット５を用いたスピーカシステムＢとのそれぞれの周波
数特性を示す特性図である。また、図２（ｂ）はフルレ
ンジスピーカユニット２を用いたスピーカシステムＡ
と、低音用スピーカユニット５を用いたスピーカシステ
ムＢとによって構成された本実施の形態例のスピーカシ
ステムの総合的な周波数特性を示す特性図である。な
お、ここに示す特性は、以上の説明で具体例として挙げ
た数値によって構成したシステムの特性の一例である。

【００３９】上述したように、振動板に要求される条件
を満たすことで共振尖鋭度Ｑoが０．３程度と低くなっ
たフルレンジスピーカユニット１では、バスレフポート
２のチューニング周波数を８０Ｈｚと設定した場合であ
っても、１００Ｈｚ以下の低域の音圧が中高域に比較し
てなだらかに低下する傾向になっている（図２（ａ）実
線）。この場合に、フルレンジスピーカユニット１の最
低共振周波数ｆo（８０Ｈｚ）の０．５倍に設定された
第２のスピーカシステムＢのバスレフポート６（４０Ｈ
ｚ）と低音用スピーカユニット５とを備えたスピーカシ
ステムＢの周波数特性は、４０Ｈｚ〜８０Ｈｚをほぼフ
ラットに出力することが可能になっている（図２（ａ）
破線）。

【００４０】このような本実施の形態例のスピーカシス
テムで、フルレンジスピーカユニット１と低音用スピー
カユニット５とを同位相で駆動することで、フルレンジ
スピーカユニット１単体では音圧が低下する１００Ｈｚ
以下であって、バスレフポート２のチューニング周波数
である８０Ｈｚまでの低域では、低音用スピーカユニッ
ト５の振動に助けられて、フルレンジスピーカユニット
１の振動板が十分な振幅をもって振動する。

【００４１】さらに、バスレフポート２のチューニング
周波数である８０Ｈｚ以下の低域の周波数については、
低音用スピーカユニット５の振動がバスレフポート６か
ら出力される。

【００４２】なお、第１のスピーカシステムＡの空気室
４の内容積は、フルレンジスピーカユニット１のスティ
フネスをＳoとし、キャビネットの内容積による等価的
なスティフネスをＳvとしたとき、 ０．５Ｓo≦Ｓv≦Ｓo の範囲を満足するように定めると共に、バスレフポート
２のチューニング周波数を、フルレンジスピーカユニッ
ト１の最低共振周波数ｆoと等しく設定する、ことが望
ましい。

【００４３】このように構成することで、軽量，高剛
性，高内部損失の振動板を有するフルレンジスピーカユ
ニットの良さを生かすことが可能になる。また、第２の
スピーカシステムＢのバスレフポート６のチューニング
周波数は、フルレンジスピーカユニット１の最低共振周
波数ｆoの０．３倍以上０．５倍以下に設定する、こと
が望ましい。

【００４４】このように構成することで、フルレンジス
ピーカユニット１に対するキャビネットの内容積が適切
な大きさとなり、フルレンジスピーカユニット１の低音
再生能力を最大限に引き出すと共に、第２のスピーカシ
ステムＢにより低音域が増強され、フルレンジスピーカ
ユニット＋スーパーウーハーとしてのワイドレンジのス
ピーカシステムを実現できる。

【００４５】また、第１のスピーカシステムＡのフルレ
ンジスピーカユニット１は、口径が１２ｃｍ以下であ
り、共振尖鋭度Ｑoが０．４以下である、ことが望まし
い。このように口径を小さくすることで指向特性が改善
でき、ステレオ再生時の最適聴取位置（スィートスポッ
ト）を拡大できる。また、Ｑoが低いということは過渡
特性が優れていることであり、入力信号（音楽）を忠実
に再生できる。従って、高忠実度（HiFi）スピーカシス
テムを構築できるようになる。

【００４６】また、第２のスピーカシステムＢのスピー
カユニット５の実効振動質量が第１のスピーカシステム
Ａのフルレンジスピーカユニット１の実効振動質量の２
倍以上であり、第２のスピーカシステムＢのスピーカユ
ニット５の口径が第１のスピーカシステムＡのフルレン
ジスピーカユニット１の口径以上である、ことが望まし
い。この場合、同じ低い周波数の信号をスピーカユニッ
トに加えると、口径の大きいスピーカユニットでは振幅
が小さくなる。また、実効振動質量が大きいと、キャビ
ネットの内容積を小さくすることができる。したがっ
て、フルレンジスピーカユニットの性能を生かしつつ比
較的小型のスピーカシステムを構築することができる。

【００４７】なお、フルレンジスピーカユニットの振動
板材料は、近年、バイオセルロースや高弾性繊維、ケナ
フやバナナパルプなどを組み合わせることで、振動板に
要求される物性（軽量，高剛性，高内部損失）をほぼ満
足できるものができるようになってきた。また、軽い振
動板（振動系）でもｆoを低くすることのできるエッジ
も構築されている。しかし、これを強力な磁気回路で駆
動すれば、Ｑoが低くなるので、これまでのスピーカシ
ステムではバックロードホーンなどの特殊な方法でしか
低音までの再生ができなかった。バックロードホーンは
ホーンの長さで共振するため、例えば８０Ｈｚに共振を
求めれば、その長さは２ｍになり、スピーカユニットに
対して大型のスピーカシステムになってしまう問題があ
る。これに対し、本実施の形態例では、フルレンジスピ
ーカユニットの制動の良さを活かしながら、小型で低音
まで十分に再生できるスピーカシステムを提供すること
ができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のス
ピーカシステムでは、２つのスピーカシステムが同位相
で駆動されており、中高音域では、第１のスピーカシス
テムにより小型，軽量でＱoの低いフルレンジスピーカ
ユニットとしての動作がなされること指向特性や過渡特
性の良さを生かしたフルレンジスピーカユニットの特徴
が生きてくる。なお、中高音域では、振動板の振幅が小
さくなるため、フルレンジスピーカユニットの特徴だけ
が生きてくる。また、フルレンジスピーカユニットの最
低共振周波数近傍の低音域では、フルレンジスピーカユ
ニットと低音用スピーカユニットとが同位相で駆動され
ることで、低音用スピーカユニットに助けられて、フル
レンジスピーカユニットの振動板は十分な振幅をもって
振動する。また、第１のスピーカシステムで不足する低
域については、フルレンジスピーカユニットの最低共振
周波数ｆoの０．３倍以上０．５倍以下に設定された第
２のスピーカシステムのバスレフポートによって補強さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例のスピーカシステムの
断面構成を示す構成図である。

【図２】本発明のスピーカシステムの周波数特性を示す
特性図である。

【図３】従来のスピーカシステムの構成を示す構成図で
ある。

【図４】スピーカユニットの共振尖鋭度と周波数特性の
関係を示す特性図である。

【図５】従来のスピーカシステムの構成を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 第１のスピーカシステム １ フルレンジスピーカユニット ２ バスレフポート ３ エンクロージャ ４ 空気室 Ｂ 第２のスピーカシステム ５ 低音用スピーカユニット ６ バスレフポート ７ エンクロージャ ８ 空気室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フルレンジスピーカユニットを用いてバ
   スレフポートを備えた第１のスピーカシステムと、 前記第１のスピーカシステムの後面部を前面バッフルと
   して使用し、該前面バッフルに低音用スピーカユニット
   が取り付けられておりバスレフポートを備えた第２のス
   ピーカシステムと、を備えたことを特徴とするスピーカ
   システム。
2. 【請求項２】 前記第１のスピーカシステムの空気室の
   内容積は、前記第１のスピーカシステムのフルレンジス
   ピーカユニットのスティフネスをＳoとし、キャビネッ
   トの内容積による等価的なスティフネスをＳvとしたと
   き、 ０．５Ｓo≦Ｓv≦Ｓo の範囲を満足するように定めると共に、前記第１のスピ
   ーカシステムのバスレフポートのチューニング周波数
   を、前記フルレンジスピーカユニットの最低共振周波数
   ｆoと等しく設定する、ことを特徴とする請求項１記載
   のスピーカシステム。
3. 【請求項３】 前記第２のスピーカシステムのバスレフ
   ポートのチューニング周波数は、前記フルレンジスピー
   カユニットの最低共振周波数ｆoの０．３倍以上０．５
   倍以下に設定する、ことを特徴とする請求項１または請
   求項２のいずれかに記載のスピーカシステム。
4. 【請求項４】 前記第１のスピーカシステムのフルレン
   ジスピーカユニットは、口径が１２ｃｍ以下であり、共
   振尖鋭度Ｑoが０．４以下である、ことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカシステ
   ム。
5. 【請求項５】 前記第２のスピーカシステムの低音用ス
   ピーカユニットの実効振動質量が前記第１のスピーカシ
   ステムのフルレンジスピーカユニットの実効振動質量の
   ２倍以上であり、前記第２のスピーカシステムの低音用
   スピーカユニットの口径が前記第１のスピーカシステム
   のフルレンジスピーカユニットの口径以上である、こと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
   スピーカシステム。
6. 【請求項６】 前記第１のスピーカシステムのフルレン
   ジスピーカユニットと前記第２のスピーカシステムの低
   音用スピーカユニットとは同位相で駆動される、ことを
   特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のス
   ピーカシステム。